【摘 要】
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互联网应用的不断发展和完善正在推动企业项目从传统的单体架构向微服务架构转型,将集中式的系统按照业务特点垂直拆分成多个规模相对较小的独立服务,可有效降低系统的运维成本,提高版本迭代的开发效率,每个服务单独部署的方式也带来了灵活的集群规模调整方式,使得系统弹性扩容变的更加轻量级。伴随系统垂直拆分而来的还有各服务之间的网络通信需求,消息中间件就是一种为不同系统或同一系统内不同模块提供可靠的异步网络通信的
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互联网应用的不断发展和完善正在推动企业项目从传统的单体架构向微服务架构转型,将集中式的系统按照业务特点垂直拆分成多个规模相对较小的独立服务,可有效降低系统的运维成本,提高版本迭代的开发效率,每个服务单独部署的方式也带来了灵活的集群规模调整方式,使得系统弹性扩容变的更加轻量级。伴随系统垂直拆分而来的还有各服务之间的网络通信需求,消息中间件就是一种为不同系统或同一系统内不同模块提供可靠的异步网络通信的分布式框架,接收来自上游服务的消息,存储后转发给下游服务,在系统架构中起着承上启下的作用。然而在企业实际生产使用中的主流消息中间件产品还存在着抗消息堆积能力差,负载能力弱以及弹性扩容能力差等问题。针对以上问题和企业在生产应用中的实际需求,本文设计并实现了一款高吞吐消息中间件Whale MQ,能够在正确实现消息传递的基础上允许海量消息的存储和堆积,提供高效稳定的性能表现,本文的主要研究内容和成果如下:（1）针对Kafka在架构设计上的问题和缺陷,本文提出如下优化方案:基于关系型数据库设计并实现中间件的路由中心（Meta Server）,提供服务注册,集群健康状态监控和路由动态发现等服务;设计基于队列文件的消息持久化模型以平衡Kakfa高性能与稳定性的关系,并引入二级缓存结构来实现消息的批量存储,减少中间件与磁盘之间的IO次数;设计灵活的消息消费模型和队列动态映射机制,提高中间件的弹性扩容能力;（2）基于本中间件中各模块通信需求定制轻量级的网络通信协议,遵循约定大于配置的原则,在尽量压缩协议信息在数据包占比的同时兼顾协议的可扩展性,允许业务方灵活扩展,实现通信的定制化,最后引入Netty框架实现高效的网络通信模块;（3）对本中间件进行功能,性能和可靠性三方面的测试和分析。功能测试主要用于验证本中间件的基本功能是否正确可用;性能测试用于测试本中间件在异步落盘异步复制等八种实验场景下的负载能力和吞吐量,并与高吞吐消息中间件Kafka进行对比,实验证明本中间件在两主两从标准部署架构下单主题（Topic）发送TPS（Transactions Per Second）可达到46K,能够满足绝大多数应用场景的需要,且性能随Topic数量提升变化不大,表现稳定;可靠性测试对比了本中间件在多机房部署方式下的容灾能力,实验效果符合预期。
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